高温气冷堆热态功能试验中一回路加热动态特性研究

高温气冷堆反应堆压力容器堆内构件由石墨和碳化硼烧结陶瓷材料组成,热态功能试验过程中需对一回路堆内构件进行加热除湿。针对高温气冷堆一回路热试系统特点,采用COMSOL Multiphysics 5.4计算软件构建了压力容器、蒸汽发生器和主氦风机三维数值模型,并通过示范工程加热试验值验证了模型的可靠性,并获得了一回路加热过程中温度场动态特性。为了解决高温气冷堆示范工程一回路首次加热效率低的问题,提出了将辅助蒸汽通入到蒸汽发生器,并动态调整辅助蒸汽运行参数来加热一回路氦气的方法,结果表明:相较于主氦风机单独加热方式,外加辅助蒸汽热源可节省加热时间约31.3 h,同时可将堆芯最终平衡温度由250℃提高至265℃;在满足运行准则的前提下,更有利于碳砖和石墨堆内构件的除湿。该研究结果为高温气冷堆一回路热试提供了有力支持。

基于数字孪生模型的主汽温预测控制策略

针对超临界机组主汽温对象大惯性、大时滞、时变及工况复杂等特点,提出一种基于数字孪生模型的主汽温预测控制策略。该控制策略通过主汽温数字孪生模型预测主汽温值,并采用反馈校正修正预测值,使用黄金分割法滚动优化目标函数,输出最优控制量。所建立的主汽温数字孪生模型,包含主汽温系统传递函数模型与Xgboost-LSTM偏差模型,采用迁移学习理论实现在线更新,具有了高预测精度、高效更新能力与强鲁棒性。以某1000 MW超临界机组末级过热系统为例,进行仿真实验。结果表明,基于数字孪生模型的主汽温预测控制策略有效改善了主汽温系统的控制品质与鲁棒性,具有良好的负荷适应能力。

基于局部模型网络的主汽温阶梯式动态矩阵控制

火电厂主汽温系统的大惯性、时变性和多扰动等特点导致采用传统串级PID控制难以取得令人满意的控制效果。为了克服传统控制方案的缺陷,提出了一种基于局部模型网络的多模型阶梯式动态矩阵控制算法。首先,通过引入阶梯式策略有效解决了原始动态矩阵控制算法固有的矩阵求逆问题;其次,通过引入扰动前馈补偿,提高了主汽温系统的抗扰动能力;最后,针对不同工况下动态特性大幅度变化的主汽温对象,设计了基于局部模型网络的多模型阶梯式动态矩阵控制器。仿真结果表明,相比于传统控制算法,所提算法明显提升了主汽温系统的全局设定值跟踪性能、抗扰动性能和鲁棒性能,可以满足火电机组主汽温的控制要求。

基于内模控制和改进自抗扰控制的 主汽温串级控制系统

超超临界机组主汽温系统本身是一类典型的大时滞、多扰动、非线性的热力系统,并且在深度调峰工况下,锅炉燃烧稳定性下降、水动力不足、辐射/对流换热特性迁移,传统的PID串级控制难以满足新形势下的控制需求。该文提出一种基于内模控制和改进自抗扰控制的主汽温串级控制系统。首先,针对内回路非线性、回滞特性,改进并应用非线性自抗扰控制器;其次,针对外回路的大迟延、大惯性特性,采用内模控制进行超前预测和调节,增强外回路对于设定值的跟踪能力和系统的鲁棒性。仿真结果表明:相较于传统的PID串级控制,该方法对于主汽温控制对象有更好的跟踪、抗扰能力以及更强的鲁棒性。在某1000 MW机组实际应用表明,该方法可以适应现场复杂多变的环境,在满足电厂“两个细则”考核要求的同时,有效改善主汽温控制特性,汽温稳态偏差控制在±2℃,变负荷时偏差≤±5℃,具有良好的工程应用前景。

基于一阶LADRC的锅炉主蒸汽温度控制策略

针对锅炉主蒸汽温度控制效果不佳的现象,首先建立了发电机组容量为300 MW的汽包锅炉主蒸汽温度模型,并将传统的PID串级控制应用其中,然后基于锅炉的主蒸汽温度特性,在原有的串级控制方案上进行了优化,设计了一种应用一阶线性自抗扰控制器(linear active disturbance rejection controller,简称LADRC)的串级控制方案。最后使用Matlab/Simulink仿真平台对两种控制方案进行实验仿真。结果表明,与传统的PID串级方案进行对比,应用一阶LADRC的串级控制方案,系统具有更快的响应能力并且超调量较低。当系统受到外界扰动时候,使用一阶LADRC串级控制方案系统仅经过一次震荡便达到稳定状态,具有更好的抗扰性。

锅炉汽温调节系统控制策略的优化研究

锅炉汽温调节系统的控制策略优化是提高锅炉系统效率和稳定性的关键一环。通过对锅炉汽温调节系统的控制算法和参数进行优化,可以实现锅炉运行的精确控制和优化能源利用。介绍了引起锅炉汽温调节系统变化的因素,进而分析了锅炉汽温调节系统的控制优化策略,包括经典控制与现代控制两种方式,确保提高锅炉系统的温度稳定性和响应速度。这些优化应用为锅炉运行提供了更精确和高效的控制手段,并对提升锅炉系统的性能和节能效果具有重要意义。

锅炉主蒸汽温度控制策略浅析

解析了主蒸汽温度控制系统内涵盖的调节对象特性,总结了新颖的锅炉主蒸汽温度控制系统的特点。在此策略下的主蒸汽温度控制系统,完全可以适应机组负荷静态下的全工况和动态下50%~100%范围及5%变化率的变负荷运行。

模糊免疫PID控制在主汽温控制系统中的应用

火电厂主汽温控制系统具有大惯性、大迟延和时变等特性, 传统的火电厂主汽温控制系统大多采用基于模型的常规PID串级控制方法。本文借鉴生物免疫反馈响应过程的调节作用和模糊推理逻辑可逼近非线性函数的特性, 提出将模糊免疫PID控制策略应用到火电厂主汽温控制系统中。仿真研究表明, 该方法的控制效果优于常规的PID控制, 能适应对象参数的变化并表现出良好的控制品质, 即使发生扰动时也具有较强的鲁棒性和自适应能力。

PFC-PID串级控制在主汽温控制系统中的应用研究

针对火电厂主汽温控制系统大惯性、大迟延、慢时变以及扰动因素较多,常规串级PID控制难以取得满意的调节效果的特点,该文介绍并分析了预测函数控制(PFC)的基本原理和特点,给出了一阶加纯滞后系统的预测函数控制的具体算法,并将PFC和PID控制相结合,提出了PFC-PID串级主汽温控制策略。系统的内回路采用PID控制,内回路和主调节区对象构成PFC的广义被控对象,对广义被控对象进行拟合简化得到一阶加纯滞后对象,作为PFC的预测模型,算法简单;预测模型失配时,系统仍具有良好的控制品质,易于工程实现,具有较高实际应用价值。大量的仿真实验表明,采用PFC-PID串级控制策略的主汽温控制系统的动态品质明显优于采用PID串级控制策略的系统,具有较强的鲁棒性和抗干扰能力。

一类自适应模糊控制方法研究及在锅炉汽温控制中的应用

尽管模糊控制技术适合于控制具有非线性和不确定性的对象,但常规的模糊控制系统缺乏自适应能力,限制了模糊控制技术的广泛应用。该文针对PID型模糊控制器,首先研究了模糊控制器相关参数与控制系统品质之间的关系,在此基础上,进一步提出了该类模糊控制器的参数校正方法,从而使所提出的模糊控制系统具有一定的自适应能力。论文最后将文中的自适应模糊控制方法应用到锅炉过热蒸汽温度控制中,取得了良好的控制效果。

神经网络预测控制算法及其应用

针对电站中具有大惯性和变参数等特性的主汽温系统,提出了一种神经网络预测控制算法。该方法是用神经网络来实现预测控制算法中的模型预测和优化计算。将这种算法用于主汽温控制的仿真研究表明,该控制方案表现出良好的控制品质并能适应被控对象参数的变化,具有较强的鲁棒性和自适应能力。它明显优于传统的PID控制。

多模型预测函数控制及其应用研究

提出了多模型预测函数控制策略 ,并给出了模型平滑切换方法。将多模型预测函数控制策略应用于主汽温控制系统 ,仿真结果表明 。

热力系统串级控制PID参数优化研究

提出一种稳定域约束的串级PID控制器的参数优化方法。首先根据广义H_B定理得到串级PID控制器参数的稳定域约束条件,然后利用遗传寻优算法获得ITAE性能指标最优的串级PID控制器参数,最后通过对锅炉过热汽温和火电厂主汽压力的串级控制系统的研究,表明该方法有效且易于实现,设定值跟踪和扰动响应曲线输出平缓、超调量小、调节时间短。

主汽温系统模糊自适应预测函数控制

提出了基于有限脉冲响应(FIR)模型的预测函数控制(PFC)算法,给出了采用1个基函数(阶跃函数)和2个基函数(阶跃函数、斜坡函数)的控制律的解析解,分析了闭环系统稳态特性,结果表明,系统对于设定值变化和输出扰动均无余差。结合该算法、T-S模糊建模和自适应控制技术,提出了模糊自适应预测函数控制(FAPFC)策略,该方法实现简单,对工况变化具有优良的适应性。针对某超临界600MW直流锅炉主汽温对象,设计预测函数-比例(PFC-P)串级控制系统,经4种典型工况下的阶跃响应试验表明,采用PFC-P串级控制策略的主汽温系统具有良好的动态性能,明显优于采用PID-P串级控制策略的主汽温系统;为了克服负荷变化对主汽温系统性能的影响,采用了FAPFC策略,仿真结果表明,系统具有良好的负荷适应性,负荷大范围升降时,主汽温度变化能维持在5℃以内,而且控制量变化平稳,具有较高的工程实用价值。

过热汽温的稳定自适应预测函数控制

针对火电厂锅炉过热蒸汽温度的动特性设计了一种基于Laguerre模型的稳定自适应预测函数控制器。通过对闭环系统状态方程的稳定性分析,依据Lyapunov稳定性定理得到了控制系统稳定的必要条件。对于不同负荷情况下模型发生跳变所引起的不稳定,该文提出一种衰减因子补偿校正方法,并使用混沌算法在线寻优调节衰减因子,提高了控制品质。仿真研究中根据多模型切换性能指标函数来判断模型跳变,当负荷变化时,在线辨识模型参数,得到较好的控制结果,证明该算法的有效性。

基于无模型自适应控制的主汽温控制系统

基于MFAC(无模型自适应控制)理论,针对电厂主汽温被控对象的大惯性、大滞后特点,充分发挥PID抗干扰性强和MFAC对惯性、延迟适应能力强的优点设计了MFAC -PID控制系统。仿真研究表明,该方法的控制效果优于常规的PID控制,能适应对象参数的变化并表现出良好的控制品质,具有较强的鲁棒性和自适应能力。

DMC-PID串级主汽温控制系统

将动态矩阵控制算法与串级控制相结合,提出了一种新的火电厂锅炉主汽温控制方案。它既克服了单纯PID鲁棒性差的缺点,又克服了单纯DMC由于单层结构而带来的抗内扰能力弱的问题。针对火电厂中大惯性、大延迟的主汽温对象,充分发挥PID抗干扰性强和DMC对惯性、延迟适应能力强的优点,设计了DMC-PID串级控制系统。仿真研究表明:这种方案使控制系统具有较强的鲁棒性及良好的调节性能,提高了系统的动静态性能指标。

预测函数控制及其应用研究

介绍并分析了预测函数控制(PFC)的基本原理和特点,给出了一阶加纯滞后系统的预测函数控制的具体算法。将PFC和PID控制相结合,提出了PFC-PID串级主汽温控制策略。系统的内回路采用PID控制,内回路和主调节区对象构成PFC的广义被控对象,对广义被控对象进行拟合简化得到一阶加纯滞后对象,作为PFC的预测模型,算法简单;预测模型失配时,系统仍具有良好的控制品质,易于工程实现,具有较高实用价值。大量的仿真实验表明,采用PFC-PID串级控制策略的主汽温控制系统的动态品质明显优于采用PID串级控制策略的系统,具有较强的鲁棒性和抗干扰能力。

基于改进型动态矩阵预测的主蒸汽温度串级控制策略研究

在常规PID主蒸汽温度串级控制系统的主控制回路中加入动态矩阵预测(DMC)控制器构成DMC-PID主蒸汽温度串级控制系统,以实现在非精确数学模型下对具有大延迟主蒸汽温度控制对象进行长时域的预测输出。根据系统的阶跃响应建立了系统的DMC模型,设置了优化函数和预测参考轨迹,并提出了对模型动态矩阵进行实时更新和大延迟校正的改进方法,从而改善了预测控制的动态性能。以某660MW机组为例,对DMC-PID主蒸汽温度串级控制系统进行仿真试验,结果表明DMC-PID主蒸汽温度串级控制系统较常规PID主蒸汽温度串级控制系统具有更好的稳定性和快速响应性,且抗干扰能力强。

自适应内模控制在主蒸汽温度控制系统中的应用研究

主汽温被控对象是一个典型的变时滞、变参数对象,该文提出了对象时滞与蒸汽流量之间的关系,并以火电厂主汽温被控对象为参考模型设计自适应控制律,使控制器内部模型的参数逐步逼近被控对象的参数直至相等,同时根据内部模型参数的变化随时整定控制器的参数。控制器采用内模控制结构,并在集散控制系统上实施。应用结果表明,在参数不匹配和出现负荷扰动的情况下,控制系统均有满意的控制能力。